Coordenação de Isolamento

Atualmente, seguimos a norma IEC. Entretanto, qual norma utilizar depende de qual a norma que o equipamento protegido foi fabricado. Assim, o objetivo desta matéria é mostrar o que as normas IEC e IEEE utilizam.

O que é surto?

Os surtos de tensão são transitórios de tensão de qualquer polaridade de duração inferior a 1 ciclo que tipicamente são decrescentes e oscilatórias. Veja Figura 1(a) Surto de Manobra e (b) Surto Atmosférico.

Figura 1 – Surto típico de tensão.

Qual a magnitude das sobretensões

A figura 2 ilustra a magnitude típica das sobretensões.

Figura 2 – Magnitude típica das sobretensões.

Como é caracterizada a suportabilidade dielétrica dos equipamentos?

A suportabilidade dielétrica dos equipamentos é caracterizada pela tensão máxima operativa, pelas tensões suportáveis nominais de impulso atmosférico, de manobra e de frequência industrial. Esses valores são definidos por norma, em função da tensão máxima operativa do sistema (também conhecida como Um) ou classe de tensão. Embora os valores das tensões das classes sejam ligeiramente diferentes, os valores de suportabilidade dielétrica são bem parecidos, tanto na norma IEC, quanto na IEEE. Devido ao espaço limitado da coluna, não será apresentado aqui, mas explico melhor essa questão no vídeo de apresentação deste artigo, basta acessar o Qr Code acima.

O que é Coordenação de Isolamento?

Coordenar um isolamento significa colocar e garantir uma margem de segurança percentual da suportabilidade da isolação do equipamento em relação ao equipamento de proteção. Assim, a curva de atuação do dispositivo de proteção deve passar abaixo da curva de suportabilidade do equipamento. A Figura 3 ilustra a margem para impulso (MI(%)) e para manobra (MM(%)). Essa coordenação deve ocorrer para todos os tipos de suportabilidade aplicável ao equipamento.

A suportabilidade dielétrica a manobras é indicada nas normas para tensões superiores a 230 kV.

Figura 3 – Margens de Coordenação de Isolamento segundo a norma IEC.

Onde:

LIWV – Lightning Impulse Withstand Level – Nível suportável de Impulso atmosférico (IEC)

SIWV – Switching Impulse Withstand Level – Nível suportável de Impulso de manobra (IEC)

COV – Continuous Operating Voltage – Tensão de Operação Contínua

Um – Tensão máxima do equipamento – Tensão operativa do sistema (IEC)

NBI – Nível Básico de impulso (ABNT)

TNSIA – Tensão Nominal Suportável de Impulso Atmosférico (ABNT)

MI(%) – Margem de coordenação de isolamento para impulso atmosférico em %.

MM(%) – Margem de coordenação de isolamento para manobra em %.

Figura 4 – Margens de Coordenação de Isolamento segundo a norma IEEE.

Os valores dos surtos são obtidos através da modelagem do sistema em software de transitórios eletromagnéticos (p.ex. ATPDraw/ATP, EMTP-RV, PSCAD, etc), onde simulações são efetuadas no sentido de se obter as maiores sobretensões de impulso e de manobra.

De posse desses valores, deve ser verificado se as margens de segurança estão sendo atendidas.

Adicionalmente este estudo permite dimensionar, especificar os pára-raios bem como a sua localização, definir as distâncias de segurança que devem ser empregadas nos sistemas elétricos, avaliar a taxa de crescimento da tensão em função nível de isolamento do equipamento e estudar outros equipamentos que possam atenuar/mitigar os surtos de tensão.

Quer saber mais?

A EngePower tem um treinamento de transitórios eletromagnéticos. Escreva um e-mail para [email protected] e você receberá as informações necessárias.

Sobre o autor:

Cláudio Mardegan é CEO da EngePower Engenharia, Membro Sênior do IEEE, Membro do Cigrè | [email protected]